Каркасная крыша: устройство стропильной системы, расчёт и установка конструкции

О прочности

Для односкатной крыши важно понятие – длина ската. Ведь на постройке прямоугольной формы сами стропила можно разместить вдоль или поперёк здания

Поэтому, выбирая направление необходимо учитывать возможность устройства промежуточных опор. Общепринятая практика – ограничивать свободные пролёты без поддержки длиной 4.5 м. ведь даже не разрушившись стропило может элементарно прогнуться.

Схема сборки стропильной системы односкатной крышиИсточник craftingbeer.ru

Помимо утраты привлекательности внешнего облика, это может повлечь более серьёзные проблемы: деформацию, разрыв кровельного материала и, как следствие, трудно устранимую протечку. Поэтому, когда длина стропила превышает норму, принимают меры для усиления конструкции:

• Расстояние между противоположными стенами 4,5-6 м. требует установки подкосов с опорой на оду или обе стены. Не исключается устройство прогона – он позволит снизить число подкосов. При этом появится возможность увязать их с зонированием будущего пространства.
• Расстояние до 12 м. требует обязательной установки прогона, который поддерживают вертикальные стойки с надёжного лежня, перекрытия, колонн или капитальной стены внутри дома. От стоек или стен также рекомендуется установка подкосов. Условия диктует стандартная длина пиломатериала 6 м. – при такой длине пролёта стропила в любом случае будут составными. Даже если конструктивно удастся изготовить крепкие стопила, из соображений безопасности необходима надёжная промежуточная опора.

Для надежности в стропильной системе предусмотрены дополнительные опорыИсточник moidom38.ru

Дальнейшее увеличение длины стропил требует ещё более серьёзных мер по укреплению всей стропильной системы. Хотя ничего сложного в этом нет – можно устанавливать сколько угодно прогонов на надёжных стойках, опираясь на лежни и расшиваясь подкосами. Разберёмся пошагово, как монтируются стропила для односкатной крыши.

В видео пример сборки односкатной вентилируемой крыши для каркасного дома:

Последовательность монтажа

Для обеспечения запаса прочности используются все конструктивные особенности здания. Заранее рассматривается возможность опереться на любую из несущих стен вертикальной стойкой или подкосом. Их количество и местоположение можно скорректировать и увязать с будущим дизайном, однако без фанатизма – прочность при этом пострадать не должна. Монтаж обычно не вызывает сложностей:

Для безопасности сразу монтируются балки перекрытия, по ним устраивается временный настил.

Монтаж балок перекрытия на домеИсточник oooarsenal.ru

• На обе стены крепится мауэрлат. Или устраиваются необходимые для уклона крыши каркасы.
• Устанавливаются крайние стропила и все сопутствующие элементы: стойки, подкосы, по необходимости лежни – создаётся «силовой каркас».

Сборка скелета односкатной крыши для частного домаИсточник th.decorexpro.com

Если строительство каркасное и большие фронтоны открыты, необходимо хотя бы временно их закрыть – принять меры для уменьшения парусности крыши.

Для исключения парусности закрывают временно фронтоныИсточник moidom38.ru

Далее по подготовленному каркасу укладываются промежуточные стропила и дополнительно раскрепляются по мере надобности. Это время для окончательного принятия решения о способе утепления – шаг стропил можно скорректировать под конкретный утеплитель.

Монтаж промежуточных стропилИсточник chrome-effect.ru

Следом монтируется кровельная мембрана, контробрешётка и несущая обрешетка односкатной крыши под конкретный кровельный материал.

На устройство вентиляционного зазора нужно обратить особое внимание – уклон односкатной крыши зачастую невелик. Поэтому зазор должен быть достаточным для эффективного проветривания – его полезно немного увеличить

Завершает работы монтаж кровли. А устройство подшива, водостоков можно совместить с наружной отделкой фронтонов, чтоб дважды не устраивать настилы в одном месте.

Примеры домов с односкатными крышами в видео:

Что в итоге

Таким нехитрым, но эффективным и простым способом можно построить крышу любого дома, независимо от материала его стен и конструктивных особенностей.

Дом с односкатной крышей выходит дешевле, но смотрится по-современномуИсточник 290domov.ru

Однако, односкатная крыша в каркасном доме, где «по умолчанию» заложена экономия бюджета – это одно из рациональных решений. Причём без лишних затрат в проект сразу закладывается функциональность, а довести всё до логического конца – уже дело времени.

Сборка конькового участка четырехскатной крыши

Центральный отрезок крыши вальмового типа является не чем иным, как традиционной двухскатной конструкцией. Следовательно, ее сборка выполняется по технологии для скатных кровель. Хотя подобная конструкция обычно предусматривает наличие лежня, на котором размещаются опоры под конек, в данном примере функции такого элемента возложены на центральную балку перекрытия.

Коньковый участок крыши выполняют так:

• Сначала собирают опорную конструкцию под стропила, которые верхними пятками будут упираться в коньковую балку. Сам конек будет поддерживаться тремя опорными столбами, из которых средний монтируется непосредственно на центральном брусе перекрытия. Чтобы правильно установить два крайних столба, под них поверх перекрытия размещают поперечные бруски, по длине охватывающие не менее 5 балок. Подкосы обеспечивают дополнительную устойчивость конструкции. Опорные элементы каркаса изготавливают из бруса сечением 100×150 мм, а подкосы – из досок 50×150 мм.
• Чтобы все стропила были одинаковыми, для их нарезки изготавливают шаблон. Для этого доску нужной длины примеряют на месте монтажа, делают разметку запилов, после чего по ней выполняют нарезку всех стропилин.
• Готовые стропила опирают на коньковую балку местом врубки, а нижнюю часть закрепляют на выносе.

Обычно балки перекрытий размещают перпендикулярно коробке, чтобы упор стропильных ног в центральной части крыши приходился именно на них. Поскольку в рассматриваемом примере стропила стыкуются с выносом, необходим монтаж дополнительных опор. Их размещают таким образом, чтобы перераспределить нагрузку со стропил и опор на стены.

В конце нужно установить с каждой стороны по три ряда выносов. После этого к балкам перекрытий и выносам строго горизонтально крепится карниз, облегчающий дальнейшие работы с крышей.

Как выбрать: что учесть?

Стропильная система должна быть выбрана максимально правильно и четко.

При поиске подходящего решения нужно обращать внимание на следующие моменты:

• прочность;
• возможность подпереть скаты и кровлю в целом определенного размера и геометрии;
• создание позитивного эстетического образа здания в целом.

Технические параметры имеют приоритетное значение. Даже самые красивые конструкции, соответствующие принципам дизайна, не проявят своих позитивных качеств, если они прослужат слишком мало. Опытные строители всегда анализируют среднегодовые и сезонные температуры, финансовые возможности застройщиков, предельно возможный темп ветра и тяжесть вышележащей кровли

Во внимание также принимают будущее использование подкровельного пространства, необходимый для него масштаб. Недооценивать ветер, снег и дождь нельзя, поскольку эти факторы могут оказать очень сильное воздействие на кровлю, а через нее и на стропила

Избежать ошибок можно, если посмотреть на уже построенные поблизости и длительное время эксплуатируемые дома. Точно воспроизведя конструкцию их кровли и взаимосвязанную с нею стропильную систему, можно наилучшим образом учесть местную специфику. Но не все идут по этому пути, иной раз ставится задача выработать исключительно оригинальный проект. Тогда придется тщательно собирать исходные данные, проводить скрупулезные расчеты. При отсутствии специальных знаний на помощь лучше привлечь квалифицированных исполнителей.

Проанализировав совокупную нагрузку, создаваемую ветром и снегом, можно обнаружить иногда, что те или иные части стропильного комплекса нуждаются в выборочном усилении

При оценке необходимого угла наклона кровли обращают внимание также и на вид используемого покрытия. Тяжелая металлочерепица или профнастил при очень большом уклоне может самопроизвольно сползать вниз, приходится дополнительно их крепить, усложняя себе работу и удорожая монтаж

Кроме того, отдельные материалы имеют склонность задерживать воду или пропитываться ей, бороться с этим можно только делая склон круче. Создание хорошей кровли и стропильной системы, удовлетворяющей столь противоречивым требованиям, не всегда доступно для неспециалистов.

Установка стропильной фермы

Варианты врубки стропил в балкуИзмерения и разметка вальмового стропила

Установку стропильных ферм выполняем в следующей последовательности:

• монтируем крайние фермы;
• фиксируем центральные фермы.

При установке крайних ферм придерживаемся следующих важных правил:

• основание треугольника устанавливаем на мауэрлат либо же верхний сруб в случае обустройства крыши деревянного строения;
• предварительно делаем в основании несколько отверстий для его последующего скрепления со срубом;
• обязательно контролируем прямолинейность установки фермы. Для этого используем отвес, закрепленный на ригеле;
• основание стропильной фермы закрепляем только после подтверждения ровности его установки;
• для обеспечения дополнительной устойчивости фермы закрепляем укосины от сруба к стропильной ноге. Длину подбирайте по ситуации, принципиального значения она не имеет;

• прежде чем затягивать укосину шурупами, повторно убеждаемся в прямолинейности ее размещения.

После завершения монтажа крайних ферм переходим к фиксации центральной и последующих конструкций, если их размещение предусмотрено проектом. Оптимальный шаг установки ферм – 100 см.

Для закрепления центрального стропильного треугольника используем временные укосины. После того как будет установлен козырек, укосины можно убрать. Рекомендации по креплению центральных и остальных ферм такие же, как и в случае с крайними конструкциями.

Каркас дома со стропилами

Удачной работы!

Сборка коньковой фермыМонтаж коньковой фермыМонтаж стропилМонтаж стропил

Висячая стропильная система

Такая конструкция характеризуется тем, что в качестве опор под стропила выступают боковые стены. Негативным нюансом является то, что возникают распирающие нагрузки, которые спустя некоторое время могут повреждать стены. Для недопущения этого, соединение стропильных ног осуществляют при помощи затяжек. Таким образом создается жесткий треугольник, который не деформируется из-за нагрузок, а висячая стропильная система двухскатной крыши остается надежной и устойчивой. Нередко затяжки заменяют балками перекрытия, в особенности это требуется, если вы планируете возводить мансарду под крышей.

У такой стропильной конструкции двухскатной крыши есть и положительные стороны, а именно – можно не производить крепление мауэрлата. К тому же, довольно просто устанавливаются узлы конструкции, в которых стропильные ноги опираются на стены. Для придания ферме ровных очертаний и устойчивости, через слой изоляции прокладывают доску, тем самым увеличивая площадь опоры. Ниже опишем главные типы трехшарнирных висячих стропил.

К первому виду можно отнести обычную треугольную трехшарнирную арку. Такая конструкция является несложной – это закрытый треугольник с двумя верхними сторонами, предназначенными для противодействия нагрузкам на изгиб. Вместо затяжки в этой конструкции можно использовать стальной тяж. Карнизный узел можно выполнить одним из существующих конструкционных решений: при помощи ортогональной лобовой врубки или с использованием дощатых или пластинчатых креплений.

Расчет совокупности нагрузок

При таком расчете надо сначала определить массу всех используемых материалов — для каждого из них она пересчитывается на 1 кв. м

Во внимание принимают:

• внутреннюю отделку;
• собственно стропила;
• утепляющие части;
• изоляцию от воды, ветра и водяных паров;
• обрешеточные и контробрешеточные конструкции;
• покрытия кровель.

Желательно добавить еще 10%. Тогда даже неожиданное изменение или превышение чисто кровельных нагрузок не окажется фатально для стропильной системы. Снеговое, дождевое и ветровое воздействие рассчитывают по нормативам, установленным для конкретного региона. Не будет ничего плохого, если к этим показателям добавить еще 10-15%

А профессиональный подход требует еще обращать внимание на нагрузку, возникающую при штатном обслуживании кровель, установленных на них коммуникаций и систем связи, другой инфраструктуры

Особенности конструкции

Конструкция трехскатной крыши дома несколько сложнее, чем двухскатной. Основная сложность в том, что в одной точке соединяются три элемента – две накосные стропильные ноги и коньковый прогон. Сделать это соединение своими руками правильно – тонкая работа, которая под силу лишь профессионалу высокого уровня, который может выполнить точный расчет. Кровля состоит из следующих элементов, которые демонстрирует схема:

1. Скаты кровли. Один из них, фронтальный, имеет форму равностороннего треугольника, остальные два – трапеции. Угол наклона формирует каркас, который состоит из рядовых и накосных стропил, нарожников и вспомогательных опорных элементов трехскатной крыши.Для определения угла наклона скатов выполняют расчет или пользуются рекомендациями производителя кровельного материала.
2. Стропильные ноги. Ровные, прочные доски, установленные тонким ребром для большей жесткости, одной стороной они опираются на мауэрлат, а другой на коньковый прогон. В устройстве трехскатной крыши используют три вида стропил: рядовые, нарожные и диагональные. Диагональные формируют вальму, а рядовые и нарожные поддерживают трапециевидные скаты. Диагональные, называемые также накосными, несут повышенную нагрузку, поэтому для их изготовления своими руками используют доски с сечением, которое больше в два раза рядовых стропил, либо просто сращивают их.
3. Обрешетка. Доски, закрепляемы перпендикулярно стропильным ногам рядами, являются опорой для настила кровельного материала. Для используют необрезные доски или листы влагостойкой фанеры, уложенные сплошняком. Решетчатую обрешетку применяют для металлочерепицы, профнастила, а сплошную для рулонных материалов и мягкой кровли.
4. Мауэрлат. Опорный брус, используемый в качестве основания для крепления стропильных ног. Он распределяет вес конструкции кровли по несущим перегородкам и перенаправляет его на фундамент дома.
5. Конек. Место соединения стропильных ног, высшая точка крыши, ее пик.
6. Пересечения скатов, они формируют ендовы, разжелобки.
7. Свесы. Выступающие части кровли, образованные стропильными ногами или кобылками, они защищают стены дома от влажности и ветра. Для того, чтобы они эффективно выполняли возложенные на них задачи, их длина должна быть 40-50 см и больше. По месту расположения различают карнизные и фронтонные свесы.
8. Желоб водостока. Один из элементов системы водостока кровли, он обеспечивает отвод воды с кровли.
9. Водоприемные воронки. Собирают воду атмосферных осадков и направляют ее ниже по системе водостока.
10. Водосточная труба. Она переносит дождевую воду в ливневую канализацию.

Крыша, состоящая из 3 скатов, сложна в проектировании, трудоемка при строительстве, поэтому своими руками начинающему строителю ее сделать не под силу, если с помощью высококвалифицированного кровельного мастера, который возьмет на себя проектирование и расчет.

Количество материала

Правильно рассчитав углы наклона стропильно-обрешёточного каркаса (и кровельного настила), сечение (поперечный размер) стропильного бруса, расчёт количества экземпляров доски для стропил выполняют по несложной схеме.

1. Если конструкция вальмовая, здесь учитывают и протяжённость 4-х направляющих, и основной настил крыши элементов.

2. Полученные значения отличных друг от друга по длине элементов складывают между собой. Сумма боковых направляющих для вальмовой крыши умножается на 2, так как с каждой из обеих сторон их длина и число одинаковы.

3. Этот общий результат прибавляют к величине, равной произведению числа одинаковых стропильных элементов, располагающихся параллельно крыше.

4. Учитывают количество остальных разных по длине стропил, лежащих спереди и сзади крыши. Полученные значения складывают.

Расчёт простой двускатной крыши упрощён. Общая длина стропил равна сумме длин одинаковых элементов с 2-х сторон крыши.

Система с висячими стропилами для двухскатной крыши

Такая система отлично подходит для двускатных крыш с пролетом, длиной менее 6 м, при этом внутри дома нет промежуточных стен. В качестве нижней опоры для стропил используется мауэрлат, а в верхней части – они опираются друг на друга. Для уменьшения распирающего усилия стропил на стены дома, используется затяжка. Затяжки для балок устанавливают внизу стропил.

Вместе с тем, эти элементы используются и как балки перекрытия. Стоит отметить, что железобетонное перекрытие верхнего этажа тоже может выступать в роли затяжки. Если затяжку установить выше, то она уже называется ригелем. Если расстояние между внешними стенами превышает 6 метров, возникает необходимость в использовании опорных стоек и раскосов для удержания стропил. Вместе с тем, размер стропил для двухскатной крыши по длине в месте за подпоркой не должен превышать 4,5 м.

Стоит выделить ряд важных фактов о конструкции висячих стропил:

• Упор для свеса крыши не стоит располагать на нижней части свисающих за пределы стен стропильных ног. Для этих целей оптимально подойдет кобылка. В таком случае нога сможет опираться на поверхность мауэрлата всей плоскостью. Диаметр бруса для кобылок, как правило, не превышает сечение стропил.
• На скат крепится ветровая доска, по направлению от конька к мауэрлату. Уклон делается от чердака. Это нужно, для придания крыше жесткости, чтобы она не деформировалась под действием ветра.
• Если в вашем распоряжении имеются деревянные стропила с влажностью, превышающей 18 %, имейте в виду, что стропильная система, после того как дерево высохнет, может начать шататься. В этой связи, при соединении деревянных элементов, в качестве крепежа используйте не гвозди, а болты, так как их можно в любой момент подтянуть. Лучше всего, конечно, подойдут ершенные гвозди или саморезы.

Разновидности стропильных систем

Различают несколько типов стропильных сооружений, в частности:

• наслонные;
• висячие;
• комбинированные.

Каждый из указанных вариантов имеет свои отличительные характеристики и особенности. В зависимости от разновидности конструкции, элементы стропильной системы также могут различаться. Однако во всех случаях основным предназначением стропил является обеспечение надёжности кровли по отношению к различным нагрузкам.

Нагрузки на кровельное покрытие, в свою очередь, также подразделяются на несколько типов:

• Постоянные, куда относится вес самой кровли со всеми её составляющими.
• Временные, такие как дождь, снег, ветровые порывы, вес рабочих, выполняющих кровельные работы и т. д.
• Нестандартные, например, возникающие при землетрясениях и прочих непредвиденных ситуациях.

Поскольку основная часть нагрузки в любом случае выпадает на стропильную кровельную систему, необходимо как следует позаботиться о её прочности и надёжности. Грамотное устройство кровли из стропил является гарантией долговечности крыши в целом. Важным при этом является правильный выбор разновидности несущих сооружений, а также материалов для их изготовления. С этой целью стоит более подробно рассмотреть основные типы стропильных систем – что входит в них, каковы их основные характеристики, особенности монтажа и прочие технологические свойства.

Определяем нагрузку

При проектировании стропильной системы для крыши из двух скатов необходимо определить всю возможную нагрузку

Например, если речь идет о строительстве дома в один этаж, то важно знать о двух факторах:

1. Общий вес кровли.
2. Сила осадков и ветра.

Определить вес кровли очень просто. Просто складываются в одну конструкцию все составные элементы стропильной системы крыши. Что касается определения предполагаемой нагрузки ветра и внешних осадков, вес крыши умножаете на 10%.

Совет! Стропильная система крыши обязательно должна быть выполнена с запасом. По этой причине к получившемуся результату добавляете еще запас прочности. Ведь нагрузка может увеличиваться, например, в случае больших выпадения осадков или усиления ветра.

Плюс ко всему обязательно учитывается нагрузка, возникающая от мансарды. При создании проекта стропильной системы крыши, все эти величины играют немаловажную роль. Более того, все расчеты следует выполнять крайне точно. Также стоит учитывать и мощность несущих стен, ведь именно на них будет передаваться нагрузка стропильной системы.

Составление схемы

В зависимости от особенностей кровли (одно- или двускатная, форма и т. п. ) составляется проектная документация.

Эта работа проходит в несколько этапов:

• составляется эскиз будущей кровли (на этом этапе чертеж должен иметь готовый вид кровли с проработкой стилевого оформления строения);
• прорабатываются основные кровельные элементы (на чертеже отображается степень нагрузки и количество материалов);
• схема отображает строительство кровли.

Стоит учесть, что отличия в скатных конструкциях связаны с типом стропил (висячие или наслонные), с неравномерностью углов наклона, с размерами свеса карниза. Также стоит учесть и ошибки при проектировании. Одной из наиболее распространенных из них считается ошибка с расчетом расходования материалов на весь комплекс. Процесс составления чертежных схем лучше всего доверить специалистам. Кровельная конструкция возводится в соответствии с принятыми строительными нормами

Кроме того, важно минимизировать возможные ошибки и дефекты. Так, если выбор типа кровли и способ монтажа выбраны неверно, это послужит причиной обрушения кровельной конструкции

При неверно начерченном уклоне и его возведении есть риск увеличения нагрузки на крышу. Хотя допускаются ошибки при конструкции вентиляционных элементов. Сам по себе чертеж не должен быть сложным, однако следует соблюдать правила установки всех кровельных элементов, соответственно, они должны быть прописаны. Профессионально выполненный план кровли увеличивает безопасность конструкции.

Плюсы и минусы

Односкатные крыши считаются самими недорогими и простыми в устройстве. И это действительно так, особенно при небольшой ширине здания. Тем не менее, в нашей стране дома с односкатными крышами встречаются совсем нечасто. По большей части это связано с тем, что более привычны для нас двух или четырех скатные кровли — они выглядят привычнее. Вторая загвоздка — найти проект, адаптированный под наши погодные условия. На западных ресурсах проектов очень много, но они разработаны под более мягкий климат, как правило, имеют большую площадь остекления. Найти архитектора, который грамотно изменит понравившийся проект очень непросто. Но если все-таки удалось, и при этом не нарушилась гармония здания, дом получается очень оригинальный.

Один из проектов домов с односкатной крышей

Многих пугают неровные потолки в некоторой части здания. Их, конечно, сложнее обыгрывать, чем стандартные, но и результат получается совсем другого уровня — оригинальный на 100%. Правда, и на этот раз найти дизайнера, который может разработать подобный интерьер на просторах нашей Родины очень непросто, тем не менее, возможно.

Есть еще один выход — выровнять потолки за счет перекрытия, а свободное пространство под крышей использовать как технические помещения. Реализованы и такие варианты и хозяева очень довольны. Да, технические помещения на в цокольном этаже, а наверху, но зато никаких проблем с грунтовыми водами.

Это, пожалуй, все минусы или подводные камни, которые может принести односкатная крыша. Есть, правда, еще один момент, который сложно назвать недостатком, Из-за особенности строения кровельный материал на подобных домах с земли не виден. Если местность ровная, без больших перепадов высот, заморачиваться с внешним видом кровли, нет смысла. Лучше выбрать простые на вид, но качественные материалы, тихие (плоскость большая, при дожде шумит сильно) и надежные. Один из популярных вариантов — фальцевая кровля. Она обеспечивает должную степень герметичности, не очень шумит. Еще вариант — мягкая наплавляемая кровля из современных материалов. Такие крыши еще тише, а современные материалы могут эксплуатироваться 20-30 лет без ремонта.